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" Spannstock " Die erfindung betrifft einen Maschinenschraubstock,
der wegen Fehlens der zum Spannen dienenden Schraube bzw. eines exzenters oder dergleichen
allgemein Spannstock genannt wird und durch ein Druckmittel, pneumatisch oder hydraulisch,
gespannt wird.
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bisher war es üblich, abgesehen von Zangenspannstöoken, solche Spannstöcke
nach dem alten Vorbild, dem Maschinenschraubstock, auszuiürlren. Das bedeutet, daß
sich auf der zur Rührung ausgebildeten Grundplatte an einem Ende ein Amboß mit zumeist
verscfiraubter ßacke befindet, während die Gegenbacke auf einem
Schieber
befestigt ist, der in der #rundplattenführung mittels Druckzylinder oder dergleichen
zum Amboß hin bewegt und an das Werkstück angedrückt werden kann.
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Diese bekannten Spannstöcke besitzen eine offene Bauart in U-Form,
wobei sich die Backen beiderseits oben an den Schenkeln des U befinden. Das bedingt
einen verbiegungsstarken Unterbau, also große und entsprechend schwere Unterteile
und einen Amboß sowie lange Schieber mit großen Führungen, entsprechender deibung
und Kraftverlusten. Diesen bekannten Spannstöcken haftet das altbekannte Übel des
" Hochgehens "des Werkstückes unter Verkantung an, indem es vom Schieber her einseitig
angehoben wird. Dieser Nachteil ist zwar bei dei in der Präzisionsfertigung deshalb
unentbehrlich gewordenen sogenannten lSiederzugspannstöcken fast beseitigt; diese
Spezialspannstöcke sind jedoch erheblich aufwendiger und auch schwerer in der ionstruktion.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten nachteile
zu beseitigen und darüber hinaus einen Spannstock zu schaffen, der bei kleineren
Abmessungen und geringerem Gewicht als die bekannten Spannstöcke denoh eine wesentlic
größere, mindestens doppelt so große #pannkraft liefert.
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Die Gewichtseinsparung ist besonders beim Einsatz sol@ner Spannstöcke
in der Massenfertigung, wie besonders bei Rundtakttransferautomaten,
von
besonderer Bedeutung; dasselbe gilt für die Baugröße, da sich dairn ein kleinerer
Platzbedarf auf dem ltundschalttisch solcher Automaten und folglich eine schnellere
Schaltmöglichkeit ergibt. Auch der bei den bekannten Spannstöcken mit Druckmittelbetrieb
hinter dem Schieber liegende und in der gleichen Richtung wirkende Druckzylinder
vergrößert die Baulänge des Spannstockes, häufig sogar über die Länge der alten
Maschinenschraubstöcke mit Gewindespindel hinaus, so daß solche Spannstöcke für
den einsatz auf Werkzeugmaschinen in der IMlassenfertigung nicht geeignet sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Arbeitsschieber
auf seiner der Spannbacke abgewandten Seite eine schräg zur Führungsrichtung verlaufende
Führungsfläche aufweist, die in Druckkontakt mit der Führungsfläche gleichen Keilwinkels
eines Keilschiebers steht, der seinerseits senkrecht zur Führungsrichtung des Arbeitsschiebers
verschiebbar geführt und gegen diesen durch einen druckmittelbeaufschlagten Kolben
andrückbar ist, wobei der Arbeitsschieber durch eine 1?ückholfeder gegen den Keilschieber
gezogen wird.
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Der Druckzylinder ist also seitlich im Spannstock angeordnet.
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im der Kolbenstange befindet sich der Keilschieber in Form eines rechtwinkligen
Dreiecks. Auf die kleine kathete wirkt die kraft; der IILi# dem kolben verbundenen
Kolbenstange ein. Die große @athete verlauft parallel #u qen Spannbacken und ist
durch eine
ortsfeste Anlagefläche geführt. Die Hypotenuse des Dreiecks
wirkt auf die entsprechende schräg verlaufende Führungsfläche des Arbeitsschiebers
ein. Aus dem Keilwinkel bzw. dem Verhältnis der großen Kathete zur kleinen Kathete
des Keilschiebers, ergibt sich das Verhältnis, in dem die Kraft des Kolbens übersetzt
wird.
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Die Führungsflächen sind, um die Reibung so gering wie mögLich zu
halten, zweckmäßig mit ~iiälzlagern besetzt. Dadurch wird nicht nur eine Selbsthemmung
des Keils verhindert, sondern auch die Kolbenstange, die starr mit dem Keilschieber
verbunden ist, und damit der wiederum starr mit der Kolbenstange verbundene Kolben
geführt. Da eine Lagerung für die Kolbenstange entbehrlich wird, kann das Führungsgehäuse
für die, Schieber mit dem Zylinders ende eng zusammenrücken, so daß die Baulänge
des Spannstockes auch in dieser Richtung sehr gering gehalten wird.
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Die Rückholfeder bewirkt nicht nur ein Öffnen der Backen beim Nachlassen
des Druckes im Zylinder, sondern führt auch den Keilschieber und mit diesem den
Kolben wieder zurück.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß nicht nur eine,
sondern beide Spannbacken gegen das Werkstück verschoben werden, und zwar gleichzeitig
und um gleiche Wegstrecken, so daß sich beim Spannen kreiszylindrischer Werkstücke
verschiedener Durchmesser die Achse dieser Werkstücke stets an derselben Stelle
befindet. Dazu ist erfindungsgemäß ein Keilschieber vorgesehen,
der
in Längsrichtung verschiebbar geführt ist und symmetrisch zu seiner iiängsmittellinie
ausgebildet, also mit zwei winklig zur Längsmittellinie verlaufenden Führungsflächen
versehen ist. Die eine dieser beiden Führungsflächen steuert einen Arbeitsschieber
mit einer Spannbacke, Die andere Führungsfläche des Keilschiebers steuert einen
zweiten Arbeitsschieber, der parallel zum ersten Arbeitsschieber, jedoch gegenläufig
zu diesem, verschiebbar geführt ist und an seinem einen Ende eine Führungsfläche
zur Führung auf der anderen Führungsfläche des Xeilschiebers aufweist. Am anderen
Ende besitzt dieser Arbeitsschieber eine zweite Spannbacke, die der vom ersten Arbeitsschieber
getragenen ersten Spannbacke gegenüber steht. Auch hier werden die Arbeitsschieber
durch Rückholfedern gegen den Keilschieber gezogen.
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Durch diese Weiterbildung der Erfindung wird ein Nachteil aller bekannten
Spannstöcke beseitigt: Dort müssen nämlich beim Spannen kreis zylindrischer Werkstücke
bei Anderung des iferkstückdurchmessers auch die Backen ausgewechselt werden, um
die Achslage konstant zu halten.
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Vorzugsweise ist bei den erfindungsgemäßen Spannstöcken vorgesensen,
daß Keilschieber und/oder Arbeitsschieber mit Wälzlagerführungen versehen sind.
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Die erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen anhand
der
Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen
Spannstock mit einem Arbeitsschieber; Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen abgewandelten
Spannstock mit zwei Arbeitssciftebern und Fig. 5 eine Draufsicht auf den Keilschieber
in Fig. 2.
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Der Spannstock in Fig. 1 umfaßt ein Gehäuse 1 und in diesem verschiebbar
geführt einen Arbeitsschieber 2 und einen Keilschieber 9 sowie in einem zylindrischen
Raum 13 einen darin verschiebbaren Kolben 15, der über eine Kolbenstange 17 mit
dem Keilschieber 9 starr verbunden ist.
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Der Arbeitsschieber 2 trägt an seinem einen Ende eine Spannbacke 5,
der eine feste, im Gehäuse 1 befestigte Spannbacke 6 gegenüber steht. Im Spannbereich
der Spannbacken 5 und 6 befindet sich unter diesen im Gehäuse 1 eine Öffnung 20,
durch die Späne und Schmutz herausfallen können.
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Oberseitig ist das Gehäuse durch eine PLatte (nicht dargestellt) abgedeckt,
die den Spannbereich frei läßt.
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Der Arbeitsschieber 2 ist an seinem anderen Ende mit einer
schrägen
Führungsfläche 7 versehen, die mit der schrägen Führungsfläohe to gleich# Steigung
am Keilsohieber 9 zusammenarbeitet.
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Der Arbeitsschieber 2 ist seitlich durch Wälzlagerführungen 3 und
4 reibungsarm geführt; entsprechende Wälzlagerführungen (nicht dargestellt) befinden
sich auch oberhalb und unterhalb des Arbeitsschiebers 2.
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Zwischen den Führungsflächen 7 des Arbeitsschiebers 2 und 1o des Keilschiebers
9 befindet sich ebenfalls ein Wälzlager 8.
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Ein weiteres Wälzlager 11 ist zwischen der oberen Pührungsfläche des
Keilschiebers 9 einerseits und der entsprechenden Pilsungsfläche des Gehäuses 1
andererseits angeordnet. Auch hier können vorzugsweise an der Oberseite und der
Unterseite des Keilschiebers weitere Wälzlager vorgesehen sein.
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Besonders vorteilhaft sind für diese Zwecke Kreuzrollenlager, die
einfach in entsprechende, V-förmige Nuten eingelegt werden.
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Das Gehäuse 1 ist bei 18 erweitert und gestattet eine entsprechend
weite Verschiebung des Keilschiebers 9 in dieser Richtung, bis ein Vorsprung 12
an diesem Keilschieber an einer Anschlagfläche 19 der Ausbuchtung 18 des Gehäuses
1 zum Anschlag kommt.
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Dem Zylinderraum wird an einer nicht eingezeichneten Stelle zwischen
der Endplatte 14 und dem Kolben 15 mit der aufgesetzten Manschettendichtung 16 ein
pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel zugeführt.
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Sechs derartige Spannstöcke wurden für einen Rundtakttransferautomaten
zur Schraubenschaftbearbeitung hergestellt. Bei der Erstausführung wurden die Gehäuse
aus Vollmaterial spangebend herausgearbeitet und eine Harteloxierung der Führungsflächen
vorgenommen. Das Gehäuse hatte eine Höhe von 40 mm, eine Breite von 50 mm, eine
Spannbackenbreite von 40 mm und eine Länge von 136 mm. Der Bohrungsdurchmesser des
Zylinders betrug 50 mm. Das Verhältnis der Katheten des Keilschiebers und damit
das Übersetzungsverhältnis betrug 2 : 1. Bei einer Zugkraft der Nückholfedern von
7,4 kg ergab sich bei einem Druck im Zylinder von 6 atü gegenüber einer theoretischen
Vorschubkraft von 117,81 kg praktisch eine Kraft von 1o6 kg und ein Anpreßdruck
von den Spannbacken von 204 kg. Das bedeutet, daß die Verluste bei der Kraftübertragung
nur 0,6 kg = o, 34% betragen. Das Gesamtgewicht dieses Spannstockes betrug weniger
als 1 kg.
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Die bereits erwähnten Spannbacken 5 und 6 sind festgeschraubt und
können ausgewechselt werden.
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Bei der in den Figuren 2 und 3 dargestellten abgewandelten
Ausführungsform
des Spannstockes sind in dem Gehäuse 1a und dem daran angrenzenden Zylinderraum
13a wiederum ein Keilschieber 9a und ein mit diesem starr verbundener, im Zylinder
13a verschiebbarer Kolben 15a vorhanden.
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Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform sind
hier jedoch zwei Arbeitsschieber vorgesehen, die an ihren Enden je eine Spannbacke
tragen und diese zueinander hin bewegen.
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Der Arbeitsschieber 2a, der mit der einen Führungsfläche loa des Keilschiebers
9a, wiederum über eine nicht näher bezeichnete Wälzlagerführung, zusammenarbeitet,
trägt an seinem anderen Ende eine angeschraubte Spannbacke 5a.
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Unterhalb des Arbeitsschiebers 2a befindet sich ein weiterer Arbeitsschieber
22a, der an seinem einen Ende (rechts in der Zeichnung) eine Führungsplatte 23a
trägt, die mit ihm fest verschraubt ist, aber auch einstückig mit ihm ausgebildet
sein kann. Diese Führungsplatte arbeitet mit der Führungsfläche 24a des Keilschiebers
9a zusammen, der im übrigen in Draufsicht in Fig. 5 dargestellt ist. Auch hier ist
zwischen die miteinander zusammenarbeitenden Führungsflächen ein Wälzlager eingeschaltet.
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Das andere Ende des Ärbeitsschiebers 22a besitzt ebenfalls
einen
Aufbau 25a, der an seinem inneren, der Spannbacke 5a zugewandten Ende eine Spannbacke
6a trägt. Unterhalb des Arbeitsbereiches der beiden Spannbacken befindet sich im
Arbeitsschieber 22a eine Öffnung 26a und darunter im Gehäuse eine entsprechende
Öffnung 27a zum Spanaustritt. Die beiden Arbeitsschieber 2a und 22a sind, wie in
Fig. 2 durch gestrichelte Kreise angedeutet ist, durch Wälzlager reibungsarm geführt.
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Der Keilschieber 9a besitzt oberhalb der Führungsflächen loa und 24a,
zwischen diesen in Längsrichtung verlaufend, eine Führungsschiene 28a, die in einem
Schlitz zwischen zwei auf das Gehäuse aufgeschraubten Führungsplatten 29a und Soja,
wiederum mittels Wälzlagern, verschiebbar geführt ist. Durch diese Führung ist sichergestellt,
daß der Keilschieber 9a die beiden Arbeitsschieber 2a und 22a gegenläufig um gleiche
Beträge verschiebt.
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Die Rückholf eder für die beiden Arbeitssctlieber sind der Finfachheißlalber
nicht in der Zeichnung dargestellt.